[发明专利]一种适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统

说明书

本发明涉及一种适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，包括由热管段、连接管段和冷却管段组成的闭合回路，热管段采用换热性能良好且能够弯曲变形的柔性管材，热管段设置在冷却对象内部或者缠绕在冷却对象周围，冷却工质在热管段内与冷却对象进行热交换，经连接管段进入冷却管段，在冷却管段内被换热装置冷却后，回流至热管段。该系统可以针对压水堆核电站的不同冷却对象、不同工况条件调整柔性热管段的几何形状，依据冷却对象需求进行高效冷却换热，该柔性热管冷却系统液相区局部区域设置有软管，可在一定程度上缓解振动、压迫、疲劳和冲击等载荷，因而具有更好的工程适用性、更广的应用范围和更强的灵活性。

技术领域

本发明属于核电站设计技术，具体涉及一种适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统。

背景技术

近年来,热管冷却技术以其高效的换热特性吸引了各个领域专家的广泛关注。其中，分离式热管由于其结构简单、传热效率高和非能动特性，广泛应用于各个领域，包括太阳能热水器、电子设备冷却、汽轮机叶片冷却等，如发明专利申请CN101943491A提出一种平板太阳能热水器，利用铜箔、铝箔制作太阳能集热热管换热；发明专利申请CN104457349A提出了一种分离式热管换热器，利用热管低压沸腾换热特性强化传热。目前，在核能领域，研究人员主要设想将热管冷却技术应用于压水堆核电站，这些冷却系统主要包括1)非能动安全壳冷却系统；2)乏燃料水池冷却系统，如发明专利CN103021487B提出一种乏燃料水池的冷却和净化系统，设计考虑将能动与非能动技术结合利用；3)关键设备冷却系统。与其它领域的应用环境不同,压水堆核电站拥有多个冷却系统，冷却对象多为体积庞大的系统或者设备，冷却换热量较大，冷却换热过程中会产生一定的压力波动和振荡；此外，因维修与冷却环境变化，常需变动冷却管道布置。

柔性热管属于传统刚性热管的一种优化和延伸，目前,柔性热管技术多用于电子元件冷却，如发明专利申请CN101173843A提出一种柔性热管，利用毛细结构优化传热，提高柔性热管的实用性能。与普通热管相比，柔性热管除了具有良好的冷却换热能力外，还具有柔软性和弯曲性,可以缠绕在冷却对象周围,进行充分冷却，如发明专利申请CN104976908A采用高分子柔性材料进行散热，发明专利申请CN105937861A提出一种超长柔性热管采用高分子导热材料与金属薄膜结合进行冷却换热。此外，对于冷却换热上的压力波动和外界的振动所带来的冲击，柔性热管的自身结构可以吸收、缓解一定的机械负荷，因而具有更强的适用性。

发明内容

本发明的目的在于利用柔性热管特性，综合考虑压水堆核电站冷却换热需求和冷却环境，提供一种适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，该系统具有长期高效冷却、适用性强、安全性高等优点。

本发明的技术方案如下：一种适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，包括由热管段、连接管段和冷却管段组成的闭合回路，闭合回路内充装冷却工质，所述冷却管段设置在换热装置内，其中，所述热管段采用换热性能良好且能够弯曲变形的柔性管材，热管段设置在冷却对象内部或者缠绕在冷却对象周围，冷却工质在热管段内与冷却对象进行热交换，然后经连接管段进入冷却管段，冷却工质在冷却管段内被所述换热装置冷却后，回流至热管段。

进一步，如上所述的适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，其中，所述的热管段由多根柔性管材并联组成。

进一步，如上所述的适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，其中，所述柔性管材为直径1-10cm的金属针织软管或金属波纹管；柔性管材的可弯曲角度β满足条件90°≤β≤180°。

进一步，如上所述的适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，其中，所述热管段的形状包括矩形、螺旋形、蛇形等，热管段可弯曲的几何形状当量直径为0.4-5m。

进一步，如上所述的适用于压水堆核电站的分离式柔性热管冷却系统，其中，所述换热装置设有风机和喷雾器，喷雾器连接冷却水箱，能够对冷却管段实施风冷和喷雾双重冷却。